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Ultraschallbeeinflusstes Umformen metallischer Werkstoffe / SFB 543

Metal Forming Processes Influenced by Ultrasonic Waves

18.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Im Rahmen dieses Sonderforschungsbereichs wird sowohl experimentell als auch theoretisch die Ultraschallbeeinflussung von Umformvorgängen untersucht. Hierbei werden einerseits die Reduktion der Umformkräfte als auch andererseits die Beeinflussung der Reibung zwischen Umformgut und Werkzeug untersucht. FEM-Prozeßsimulationen dienen dem Verständnis und der Optimierung der Prozesse. Neben der Entwicklung von Hochleistungsgeneratoren und Aktoren für Leistungen bis 20 kW steht die Schwingungsenergieeinleitung in die Wirkfuge zwischen Umformgut und Werkzeug zur Beeinflussung der Reibung und über die Umformwerkzeuge in das Umformgut zur Beeinflussung der Umformung im Vordergrund. Hierbei ist es Zielsetzung, die durch Fügestellen und Werkzeugaufnahmen bedingten Energieverluste zu minimieren. Zur Prozessregelung und Steuerung werden Messsysteme entwickelt, die einerseits den Genauigkeitsanforderungen entsprechen und andererseits den Einsatz in Umformanlagen mit schwingenden Werkzeugen durch einen robusten Aufbau gerecht werden. Darüber hinaus werden medizintechnische Untersuchungen durchgeführt, die den Einfluss des Ultraschalls auf den Menschen klären sollen und deren Ergebnisse in die Entwicklung von leistungsstarken Anlagen zur ultraschallbeeinflussten Umformung einfließen. Mithin sind in diesem Sonderforschungsbereich die Disziplinen Umformtechnik, Steuerungstechnik, Maschinenbau, Messtechnik, Schwingungstechnik und Mechanik angesprochen. Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit der Institute IBMT, IFU, ISW, IFW, ITO, ISD, IAM und der MPA werden im Rahmen von Grundlagenuntersuchungen die hier angesprochenen Zielsetzungen theoretisch und experimentell verfolgt.

In the context of this special research program both experimentally and theoretically the ultrasonic influences on forming processes is examined. Here on the one hand the reduction of the forming forces and on the other hand the influence of the friction between workpiece and vibrating dies are examined. FEM process simulations serve for to the understanding and optimization of the processes. Apart from the development of high speed generators and actuators for performances up to 20 KW the oscillation energy introduction into the area between workpiece and die, influencing the friction, and over the forming tools into the workpiece, influencing the material volume, is of interest. Here it is objective to minimize the losses of energy due to joints and toolbearings. For the process feedback control measuring systems are developed, which correspond on the one hand to the precision demands and to embrace by a durable structure on the other hand the application in transforming systems with vibrating tools. Beyond that medicine-technical investigations are executed, which are to clarify the influence of the ultrasonic on humans and whose results into the development of high performance systems for ultrasonic-influenced forming processes. Therefore the disciplines forming technology, controlling, engineering, mechanical engineering, measuring technique, oscillation technique, mechanics and bio-medicine are addressed in this special research program. By interdisciplinary co-operation of the institutes IBMT, IFU, ISW, IFW, ITO, ISD, IAM and the MPA the basic studies are pursued theoretically and experimentally.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr.-Ing.Dr.h.c. Klaus Siegert
Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart
Holzgartenstraße 17 · 70174 Stuttgart
Tel.: (0711) 121-3840 · Fax.: (0711) 121-3839
E-Mail: siegert@ifu.uni-stuttgart.de

Further Information: www.uni-stuttgart.de/sfb543/